Номер 625, страница 115 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

625. Смешали порошок алюминия массой 100 г и порошок серы массой 100 г и полученную смесь нагрели. Рассчитайте массу образовавшегося сульфида алюминия, если его выход составляет 92,6 %.

Дано:

$m(Al) = 100 \text{ г}$

$m(S) = 100 \text{ г}$

$\eta = 92,6 \% = 0,926$

$m(Al) = 100 \text{ г} = 0,1 \text{ кг}$

$m(S) = 100 \text{ г} = 0,1 \text{ кг}$

Найти:

$m_{практ}(Al_2S_3)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с серой при нагревании с образованием сульфида алюминия:

$2Al + 3S \rightarrow Al_2S_3$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта, используя значения относительных атомных масс из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева ($Ar(Al)=27$, $Ar(S)=32$):

$M(Al) = 27 \text{ г/моль}$

$M(S) = 32 \text{ г/моль}$

$M(Al_2S_3) = 2 \cdot M(Al) + 3 \cdot M(S) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 32 = 54 + 96 = 150 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных реагентов:

$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{100 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} \approx 3,704 \text{ моль}$

$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{100 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 3,125 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, мольное соотношение реагентов составляет $2:3$.

Рассчитаем, сколько моль алюминия потребуется для реакции с 3,125 моль серы:

$n_{необх}(Al) = n(S) \cdot \frac{2}{3} = 3,125 \text{ моль} \cdot \frac{2}{3} \approx 2,083 \text{ моль}$

Поскольку у нас в наличии 3,704 моль алюминия, что больше, чем 2,083 моль, алюминий находится в избытке. Следовательно, сера является лимитирующим реагентом, и все дальнейшие расчеты производятся по ней.

5. Рассчитаем теоретическое количество вещества сульфида алюминия ($Al_2S_3$), которое может образоваться. Из уравнения реакции видно, что из 3 моль серы образуется 1 моль сульфида алюминия.

$n_{теор}(Al_2S_3) = \frac{1}{3} \cdot n(S) = \frac{1}{3} \cdot 3,125 \text{ моль} \approx 1,0417 \text{ моль}$

6. Вычислим теоретически возможную массу сульфида алюминия ($m_{теор}$):

$m_{теор}(Al_2S_3) = n_{теор}(Al_2S_3) \cdot M(Al_2S_3) = (\frac{1}{3} \cdot 3,125) \text{ моль} \cdot 150 \text{ г/моль} = 156,25 \text{ г}$

7. Рассчитаем практическую массу сульфида алюминия, учитывая, что выход реакции составляет 92,6%:

$m_{практ}(Al_2S_3) = m_{теор}(Al_2S_3) \cdot \eta = 156,25 \text{ г} \cdot 0,926 = 144,6875 \text{ г}$

Округлив результат до десятых, получаем 144,7 г.

Ответ: масса образовавшегося сульфида алюминия составляет 144,7 г.